计算 java对象内存占用大小

喜欢ヅ旅行 2023-07-06 14:49 29阅读 0赞

### 文章目录 ###

*   *  前言
     *  Java对象内存结构
     *  Java对象大小的计算公式
     *  计算Java对象大小的工具

## 前言 ##

> 作为小白，关于Java对象的大小还停留在 8种基本类型和其包装类占用几个字节的  
> 阶段。最近，突然发现Java对象的内存大小似乎不这么简单，就想暂且写点东西，记录一下新知识。

## Java对象内存结构 ##

总体上，提到java对象内存大小，主要分为 数组类型和非数组类型 两大类来探究。  
就如同下图一样，所有的java对象一般包括 对象头（Header），实例数据(Instance data)，对齐填充（padding）三部分，其中padding根据需要而存在。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjI2MDI3MA_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
不同的操作系统，其对象头的各部分大小如下：  
32位操作系统

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>区域</th> 
   <th>大小（B）</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>klass</td> 
   <td>4</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>mark</td> 
   <td>4</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>数组长度</td> 
   <td>4</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

64位操作系统（指针无压缩）

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>区域</th> 
   <th>大小（B）</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>klass</td> 
   <td>8</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>mark</td> 
   <td>8</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>数组长度</td> 
   <td>4</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

64位操作系统（指针有压缩）

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>区域</th> 
   <th>大小（B）</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>klass</td> 
   <td>4</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>mark</td> 
   <td>8</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>数组长度</td> 
   <td>4</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## Java对象大小的计算公式 ##

根据上一小节，我们可知：  
Java对象大小=对象头(klass+mark+ 数组长度)+实例数据+对齐填充区

再结合一个原则，即对象属性按照 “long/double(8B) –> int/float(4B) –> short/char(2B) –> byte/boolean(1B) –> reference” 排序，我们可得出万能公式  
Java对象大小=klass+mark+array\_length+实例数据（字段排序且加补齐填充）

64位操作系统实例：

public class UserVo { 
        private String name;//4
        private int id;//4
        private double money;//8
        private byte health;//1
        private boolean isGirl;//1
        private short age;//2
    }
    @Test
    public void testaa() { 
        UserVo userVo = new UserVo();
    
        long size = RamUsageEstimator.sizeOf(userVo);
        //32 = 8 +4+4(padding) +8 +4+2+1+1
        //name为null，故没有值
        System.out.println(size);
    }

## 计算Java对象大小的工具 ##

以下实例均以UserVo作为对比

public class UserVo { 
        private String name;
        private int id;
        private double money;
        private byte health;
        private boolean isGirl;
        private short age;
    }

1.sun.misc.unsafe  
该法主要是反射获取unsafe实例，进而计算各字段的offset，找到最大的offset加上这个字段的占用大小，最后可能需要再加上padding，就得到了该对象的size。

private static Unsafe UNSAFE;
    
        static { 
            try { 
                Field field = Unsafe.class.getField("theUnsafe");
                field.setAccessible(true);
                UNSAFE = (Unsafe) field.get(null);
            } catch (Exception e) { 
                e.printStackTrace();
            }
        }
    
        @Test
        public void test() { 
            UserVo userVo = new UserVo();
    
            long start = System.currentTimeMillis();
            Field[] fields = UserVo.class.getDeclaredFields();
            for (Field field : fields) { 
                System.out.println(field.getName() + " offSet:" + UNSAFE.objectFieldOffset(field));
            }
            long end = System.currentTimeMillis() - start;
            System.out.println("耗时： " + end + " ms");
        }

name   offSet:28
    id   offSet:12
    money   offSet:16
    health   offSet:26
    isGirl   offSet:27
    age   offSet:24
    耗时： 1 ms

结果如上，找到具有最大offset的字段(name)，计算为 28+4(padding)正好等于32.  
2.ObjectSizeCalculator  
该法需要jvm是HotSpot VM，效率很高

@Test
        public void test() { 
            UserVo userVo = new UserVo();
    
            long start = System.currentTimeMillis();
            long size = ObjectSizeCalculator.getObjectSize(userVo);
            long end = System.currentTimeMillis() - start;
            //耗时： 14 ms
            System.out.println("耗时： " + end + " ms");
            //32
            System.out.println(size);
        }

3.com.carrotsearch.sizeof.RamUsageEstimator  
改法主要是需要初始化静态块，即 不同操作系统中，各种对象头，数组长度等所占内存大小，耗时较久，待第一次初始化后，计算时长就会短很多。

compile group: 'com.carrotsearch', name: 'java-sizeof', version: '0.0.3'

@Test
        public void test() { 
            UserVo userVo = new UserVo();
    
            long start = System.currentTimeMillis();
            long size = RamUsageEstimator.sizeOf(userVo);
            long end = System.currentTimeMillis() - start;
            //耗时： 59 ms
            System.out.println("耗时： " + end + " ms");
            //32
            System.out.println(size);
        }

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjI2MDI3MA_size_16_color_FFFFFF_t_70]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200219223120424.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjI2MDI3MA==,size_16,color_FFFFFF,t_70